【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大功率晶闸管剩余寿命预测，涉及一种大功率晶闸管剩余寿命预测方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、晶闸管是一种大功率半导体器件，可以承受较高的电压和电流。因此在特高压直流输电换流阀中获得广泛应用，是换流阀实现电能变换的核心器件。由于晶闸管在长期运行过程中，不断受到电应力、温度应力的影响，其性能不可避免地会发生退化，最终导致器件失效，对换流阀的运行造成威胁。
2、在换流阀中，晶闸管具有多种运行状态，所处环境复杂多变，加上不同晶闸管个体之间也存在差异，导致晶闸管具有不同的失效模式，如管芯有机硅橡胶老化、长期电应力下的热疲劳损伤等。
3、现有技术中，公开号为cn114184927a、公开日期为2022年3月15日的中国专利技术专利申请文献《晶闸管寿命评估方法》通过加速老化试验获得数据，获得晶闸管的寿命值，构建加速因子模型；将寿命值带入威布尔分布拟合得到晶闸管寿命的分布函数，对寿命分布函数求均值估计晶闸管的寿命。但是该文献采用的数据仅仅是试验中晶闸管的失效时间(即寿命值)，采用的是单一的特征参量表征晶闸管的健康状态。文献《基于wiener过程的高压晶闸管寿命预测方法》(丁志林等，武汉大学学报(工学版))采用加速老化的试验方法研究了高压晶闸管通态饱和压降及恢复电荷等性能参数的退化规律，将基于wiener退化过程的寿命预测方法应用于高压晶闸管的寿命预测中，采用求最大似然的em算法迭代计算出wiener模型中的潜在分布参数，有效解决了高压晶闸管寿命预测时样品少、寿命数据缺失的问题。但是该文献利用单一的特征参
4、目前，国内外对于晶闸管退化过程和寿命预测的研究还很不充分。在特高压直流输电系统中，对于晶闸管的维护主要依靠定期年检和失效之后更换两种途径，难以避免晶闸管失效给换流阀正常生产带来的影响。并且晶闸管是高可靠、长寿命器件，具有失效样本较少，试验周期长、成本高等特点。因此，亟需对晶闸管的剩余寿命预测进行研究，对退化的晶闸管进行评估，在其失效之前进行维护，从而提升晶闸管的可靠性，保障换流阀安全稳定的运行。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何更加全面的预测晶闸管的健康状态，从而提高晶闸管寿命预测的准确率。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
3、一种大功率晶闸管剩余寿命预测方法，包括以下步骤：
4、s1、选取一定数量的换流阀用大功率晶闸管进行步进应力加速老化试验，测量晶闸管通态压降和反向恢复电荷的退化试验数据；
5、s2、根据试验数据计算加速因子，将不同应力等级下的试验时间折算到正常应力下的运行时间；
6、s3、基于晶闸管通态压降和反向恢复电荷的退化数据建立晶闸管二元退化轨迹模型，应用马尔可夫链蒙特卡洛方法估计模型未知参数；
7、s4、利用寿命预测模型评估晶闸管剩余寿命。
8、进一步地，步骤s1中所述的步进应力加速老化试验分为四个阶段，具体如下：
9、阶段一：对晶闸管通入加热电流，使得晶闸管结温为105℃，试验晶闸管在该应力下运行400小时，试验循环周期为120秒，其中加热时间为70秒，冷却散热时间为50秒；
10、阶段二：对晶闸管通入加热电流，使得晶闸管结温为115℃，试验晶闸管在该应力下运行300小时，试验循环周期为120秒，其中加热时间为70秒，冷却散热时间为50秒；
11、阶段三：对晶闸管通入加热电流，使得晶闸管结温为125℃，试验晶闸管在该应力下运行200小时，试验循环周期为120秒，其中加热时间为70秒，冷却散热时间为50秒；
12、阶段四：对晶闸管通入加热电流，使得晶闸管结温为135℃，试验晶闸管在该应力下运行100小时，试验循环周期为120秒，其中加热时间为70秒，冷却散热时间为50秒。
13、进一步地，步骤s2中所述的加速因子的计算公式如下：
14、
15、其中，δt1是正常运行状态下晶闸管的温升，δtp是步进应力加速老化试验第p阶段中晶闸管的温升，γ是常数，通过多个应力下的试验数据拟合得到。
16、进一步地，步骤s2中所述的试验时间折算到正常应力下的运行时间的计算方法如下：
17、
18、其中，t1是实际运行条件下的时间，tp是步进应力加速老化试验第p阶段运行的时间。
19、进一步地，步骤s3中所述的晶闸管二元退化轨迹模型的建立过程如下：
20、对于任意时刻t，第s个特征参数的退化模型为：
21、xs(t)＝xs(0)+μsλs(t)+σbsb(t)
22、其中，xs(0)是第s个特征参数的初始值，μs是漂移系数b(t)是标准wiener过程，σbs是扩散系数，是时间t的非线性函数，bs是λs(t)中的参数。
23、进一步地，步骤s3中所述的应用马尔可夫链蒙特卡洛方法估计模型未知参数的过程如下：
24、设估计参数为θ＝(b1,μβ1,σβ1,σb1,b2,μβ2,σβ2,σb2,θ)，记晶闸管i观测得到的数据信息xi和晶闸管的总体退化信息x分别为：
25、
26、其中，xsi(tj)表示第i个晶闸管在tj时刻的观测值，其中i＝1,2…,n，j＝1,2…,m，s＝1,2；
27、根据贝叶斯公式，未知参数的后验分布密度函数为：
28、
29、其中，π(θ)为θ的先验分布密度函数，θl是θ的第l个元素，l(x|θ)是似然函数，对未知参数的后验分布密度函数两边取对数得：
30、
31、其中，δxsi＝xsi(tj)-xsi(tj-1)，δλs(tij)＝λs(tj)-λs(tj-1)，δtj＝tj-tj-1；
32、应用马尔可夫链蒙特卡洛方法抽样得到服从未知参数后验分布π(θ|x)的样本，从而估计模型中的未知参数，其过程如下：
33、1)根据经验，给定待估计参数b1,μβ1,σβ1,σb1,b2,μβ2,σβ2,σb2,θ的先验分布π(b1),π(μβ1),π(σβ1),π(σb1),π(b2),π(μβ2),π(σβ2),π(σb2),π(θ)；
34、2)给定参数b1(0),θ(0)的初始值；
35、3)从b1的条件分布中抽取一个样本b1(1)；
36、4)从μβ1的条件分布中抽取一个样本
37、5)从σβ1的条件分布中抽取一个样本
38、6)从σb1的条件分布中抽取一个样本
39、7)从b2的条件分布中抽取一个样本
40、8)从μβ2的条件分布中抽取一个样本
41、9)从σβ2的条件分布中抽取一个样本
42、10)从σb2的条件分布中抽取样本
43、11)从θ的条件分布中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤S1中所述的步进应力加速老化试验分为四个阶段，具体如下：
3.根据权利要求1所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤S2中所述的加速因子的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤S2中所述的试验时间折算到正常应力下的运行时间的计算方法如下：
5.根据权利要求1所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤S3中所述的晶闸管二元退化轨迹模型的建立过程如下：
6.根据权利要求5所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤S3中所述的应用马尔可夫链蒙特卡洛方法估计模型未知参数的过程如下：
7.根据权利要求6所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤S4中所述的晶闸管剩余寿命的概率密度函数为：
8.根据权利要求7所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，所述的第s个特征参数单独建模得到
9.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1至8任一项所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
10.一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至8任一项所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤s1中所述的步进应力加速老化试验分为四个阶段，具体如下：
3.根据权利要求1所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤s2中所述的加速因子的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤s2中所述的试验时间折算到正常应力下的运行时间的计算方法如下：
5.根据权利要求1所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤s3中所述的晶闸管二元退化轨迹模型的建立过程如下：
6.根据权利要求5所述的大功率晶闸管剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤s3中所述的应用...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠，杨为，张宇娇，胡迪，黄雄峰，祝琳，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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